2025年第二届植物时空组学国际研讨会

第二届植物时空组学国际研讨会（STOC Plant 2025）将于2025年11月27日至30日在中国北京中关村国际创新中心举行。本次会议旨在汇聚全球研究人员，围绕植物时空组学前沿工具和算法、植物器官发育时空组学研究、植物环境互作时空组学研究、植物时空组学前沿AI及大数据、植物代谢时空组学研究等进行探讨。同时举行期刊面对面，促进前沿的时空组学技术在植物研究中的创新应用，并探讨植物时空组学联盟（STOC Plant）的未来发展方向等。

去年，来自全球12个国家/地区的40余位报告专家以及400余位参会嘉宾共聚STOC Plant 2024现场，围绕时空组学及细胞组学技术等在植物研究中的机遇和挑战进行了深度研讨。会上正式成立了植物时空组学联盟（STOC Plant）。

会议火热报名中，10月15日早鸟优惠即将截止，快快报名参会，和行业专家一起探索植物研究的浩瀚时空吧。

大会主题

STOC Plant引领植物科学新时代

大会主席

杨维才

中国科学院院士、崖州湾国家实验室首席科学家、中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员

徐讯

华大集团首席研究员、基因组多维解析技术全国重点实验室主任

大会执行主席

郭红卫，南方科技大学

夏科科，华大生命科学研究院

组委会秘书长

钱碧莲，华大生命科学研究院

组委会成员

（按姓氏首字母排序）

Peter Bozhkov，瑞典 瑞典农业科学大学

陈雪梅，北京大学

陈仲华，澳大利亚 阿德莱德大学

储成才，华南农业大学

崔晓峰，Molecular Plant

邓子卿，华大生命科学研究院

樊龙江，浙江大学

方晓东，华大生命科学研究院

傅向东，中国科学院

高歌，北京大学

顾颖，华大生命科学研究院

郭红卫，南方科技大学

何祖华，中国科学院

Robert Henry，澳大利亚 昆士兰大学

李博生，北京大学现代农业研究院

刘心，华大生命科学研究院

罗杰，海南大学

Quan Nguyen，澳大利亚 昆士兰大学

孙海汐，华大生命科学研究院

孙蒙祥，武汉大学

Rajeev Varshney，澳大利亚 莫道克大学

翁经科，美国 东北大学

夏科科，华大生命科学研究院

须健，荷兰 拉德堡德大学

Shuqing Xu，德国 美茵茨大学

杨淑华，中国农业大学

翟继先，南方科技大学

张健，加拿大 英属哥伦比亚大学

张宪省，山东农业大学

周俭民，中国科学院

支持期刊

（按首字母排序）

Cell Reports、 GigaScience、iMeta、Molecular Plant、One Earth、Plant Biotechnology Journal

以下内容为GPT视角对植物时空组学国际研讨会相关领域的研究解读，仅供参考：

植物时空组学研究现状

一、技术进展：单细胞与空间组学的融合突破

空间转录组技术（ST）的革新

Stereo-seq技术：华大自主研发的时空组学技术凭借“纳米级分辨率”和“厘米级全景视场”，成为植物研究的重要工具。其通过原位捕获测序实现单细胞级空间定位，已成功应用于拟南芥、水稻、大豆等植物的器官发育图谱构建。例如，2025年研究利用Stereo-seq绘制了拟南芥全生命周期单细胞图谱，揭示了叶片衰老过程中细胞类型的动态变化。

10x Genomics Visium与MERFISH：这些技术通过成像或微阵列方法定位基因表达空间差异，被用于分析光合作用相关基因在叶肉细胞与维管束鞘细胞中的特异性表达，为C4植物高效光合机制的研究提供了新视角。

单细胞测序技术的优化

scRNA-seq与snRNA-seq：针对植物细胞壁厚、原生质体制备困难的问题，单细胞核转录组技术（snRNA-seq）成为主流。例如，南方科技大学团队通过snRNA-seq解析拟南芥叶片衰老，识别出6591个跨细胞类型的衰老相关基因（SAGs），并开发了量化衰老状态的SAG指数。

百创S系列空间转录组芯片：国内自主研发的亚细胞级分辨率芯片（如BMKMANU S1000），结合植物多尺度细胞分割算法，部分组织单个细胞中位基因数可达1000+，基因捕获能力媲美单细胞测序，为植物研究提供了高性价比工具。

二、应用领域：从基础研究到作物改良

植物发育与器官形成

胚胎发育：Stereo-seq技术已绘制小鼠、斑马鱼、拟南芥等模式生物的高精度发育图谱，揭示了细胞分化的时空轨迹。例如，2025年研究通过整合scRNA-seq与Stereo-seq数据，构建了大豆全生命周期器官发育图谱，为转录组调控网络研究提供了资源。

再生医学：时空组学技术解析了蝾螈端脑再生过程中的神经干细胞亚型，比较其与发育时期神经干细胞的相似性，为神经系统再生医学研究提供了新方向。

环境适应与胁迫响应

非生物胁迫：通过时间序列转录组数据，研究干旱、高温等胁迫下植物光合作用相关基因的动态响应。例如，分析光合同化产物（如蔗糖）在叶片与维管组织中的运输机制，揭示植物抗胁迫策略。

生物胁迫：时空组学技术解析了大豆根瘤形成过程中微生物与宿主细胞的相互作用，为共生固氮机制的优化提供了理论依据。

光合作用与代谢调控

细胞异质性：利用空间转录组技术定位光合作用相关基因在不同细胞类型中的表达差异，例如C4植物中PEP羧化酶在维管束鞘细胞中的特异性表达。

昼夜节律：通过时间序列数据分析，揭示光合作用基因（如LHCB、PIFs）在昼夜周期中的表达波动，为优化光合效率提供了新思路。

作物改良与育种

性状关联分析：时空组学技术识别了控制大豆叶片发育、根瘤形成的关键基因，为培育高产抗逆品种提供了靶点。

进化研究：通过比较不同物种（如水稻与高粱）的光合作用顺式调控元件，揭示C4途径进化的分子机制，为C3作物向C4途径转化提供了理论支持。

三、挑战与展望：技术优化与多组学整合

技术瓶颈

分辨率与通量：现有技术在叶绿体内分子动态监测、活体动态监测及非侵入式成像方面仍存在不足。

样本制备：植物样本的冷冻包埋、切片方法需根据组织类型优化，石蜡切片（FFPE）的ST技术尚未成熟。

多组学数据整合

跨尺度分析：需开发算法整合分子、细胞、组织尺度数据，识别不同分子层的共同锚点。

综合数据库：构建植物时空组学参考数据库，为数据共享与挖掘提供平台。

未来方向

非侵入式成像技术：如荧光报告系统，实时追踪光合作用相关分子的时空动态。

人工智能辅助分析：利用深度学习模型预测最优光合效率的叶片结构，加速作物设计育种。

植物时空组学研究可以应用在哪些行业或产业领域

一、农业育种与作物改良

高产抗逆品种培育

应用场景：通过时空组学技术识别控制作物产量、抗病性、耐旱性等性状的关键基因及其表达时空模式，加速分子设计育种。

案例：

利用单细胞转录组技术解析大豆根瘤形成过程中微生物与宿主细胞的相互作用，优化共生固氮效率，减少化肥依赖。

通过时间序列转录组数据分析水稻分蘖期基因动态，筛选出控制分蘖数的关键调控因子，培育高产水稻品种。

C4作物工程化改造

应用场景：比较C3（如水稻）与C4植物（如玉米）的光合作用顺式调控元件时空表达差异，为C3作物向C4途径转化提供理论支持。

案例：时空组学技术揭示C4植物中PEP羧化酶在维管束鞘细胞中的特异性表达模式，指导水稻中C4光合途径的基因编辑。

二、生物医药与天然产物开发

药用植物活性成分合成路径解析

应用场景：通过空间转录组技术定位药用植物（如青蒿、人参）中次生代谢产物合成相关基因在特定组织或细胞类型中的表达，优化提取工艺。

案例：

解析青蒿素合成途径中关键酶基因在叶肉细胞与腺毛细胞中的时空表达差异，指导高含量青蒿素品种的选育。

利用单细胞测序技术分析人参皂苷合成相关基因在根细胞中的动态变化，为人工合成生物学生产人参皂苷提供依据。

植物源药物研发

应用场景：结合时空组学与代谢组学，挖掘植物中具有抗癌、抗炎等活性的新型化合物。

案例：通过时空组学技术发现某些植物细胞在胁迫条件下会特异性表达抗癌相关基因，为药物筛选提供靶点。

三、生态修复与环境适应

极端环境植物适应性研究

应用场景：解析盐碱地、干旱区等极端环境下植物（如沙棘、柽柳）的根系发育、离子转运相关基因的时空表达机制，指导生态修复植物选育。

案例：

利用空间转录组技术定位盐生植物根系中钠离子转运蛋白基因的表达区域，筛选耐盐性更强的品种用于盐碱地改良。

通过时间序列数据分析干旱胁迫下植物叶片气孔关闭相关基因的动态响应，优化灌溉策略。

微生物-植物互作机制研究

应用场景：解析植物根际微生物群落与宿主细胞的时空互作网络，开发微生物肥料或生物防治剂。

案例：时空组学技术揭示大豆根瘤形成过程中根瘤菌与植物细胞的信号交流路径，为提高固氮效率提供新策略。

四、食品与营养健康

作物营养品质调控

应用场景：通过时空组学技术解析营养元素（如铁、锌）在作物籽粒中的积累机制，培育高营养价值品种。

案例：

分析水稻籽粒发育过程中铁转运蛋白基因的时空表达模式，筛选出铁含量显著提高的品种。

利用单细胞测序技术定位小麦胚乳中淀粉合成相关基因的表达细胞类型，优化面粉加工品质。

植物基食品开发

应用场景：结合时空组学与代谢组学，优化植物蛋白、膳食纤维等成分的提取工艺，开发健康食品。

案例：通过时空组学技术解析大豆蛋白合成相关基因在种子发育中的表达规律，指导高蛋白大豆品种的选育。

五、能源与材料产业

生物质能源开发

应用场景：解析能源作物（如柳枝稷、芒草）中木质素、纤维素合成相关基因的时空表达模式，优化生物质转化效率。

案例：利用空间转录组技术定位柳枝稷茎秆中木质素合成酶基因的表达区域，通过基因编辑降低木质素含量，提高乙醇发酵产率。

植物纤维材料改良

应用场景：通过时空组学技术解析棉花、麻类作物中纤维合成相关基因的时空表达机制，培育高强度、高韧性纤维品种。

案例：分析棉花纤维发育过程中细胞壁合成相关基因的动态变化，指导长绒棉品种的选育。

六、林业与碳汇管理

速生树种选育

应用场景：解析树木生长周期中细胞分裂、木质部发育相关基因的时空表达模式，培育生长周期短、碳汇能力强的树种。

案例：利用时空组学技术绘制杨树全生命周期单细胞图谱，筛选出木材产量显著提高的品种。

森林生态系统监测

应用场景：结合时空组学与遥感技术，监测森林中植物对气候变化（如CO₂浓度升高）的响应机制，优化碳汇管理策略。

案例：通过时间序列转录组数据分析树木在CO₂富集环境下光合作用相关基因的表达变化，评估森林碳汇潜力。

七、基础研究与教育

植物生物学机制解析

应用场景：时空组学技术为植物发育生物学、细胞生物学等基础研究提供高分辨率数据，推动理论创新。

案例：绘制拟南芥全生命周期单细胞图谱，揭示叶片衰老过程中细胞类型的动态变化，为植物衰老研究提供新视角。

科普与教育

应用场景：通过可视化时空组学数据（如基因表达热图、细胞类型分布图），直观展示植物生命活动的分子机制，提升公众对植物科学的认知。

植物时空组学领域有哪些知名研究机构或企业品牌

一、研究机构

华大生命科学研究院

核心贡献：自主研发时空组学技术Stereo-seq，实现“纳米级分辨率”和“厘米级全景视场”，突破传统技术瓶颈。该技术已应用于拟南芥、大豆、番茄等植物的器官发育图谱构建，揭示了细胞类型动态变化及重要性状形成机制。

国际合作：发起并成立植物时空组学联盟（STOC Plant），联合全球12个国家/地区的40余位专家，推动数据共享与标准化。

学术成果：在《Cell》《Nature》《Science》等期刊发表100余篇研究成果，影响因子大于20的文章占比达25%。

中国科学院遗传与发育生物学研究所

核心贡献：参与植物时空组学联盟，聚焦植物器官发育与环境互作的时空机制研究。

学术成果：通过时空组学技术解析水稻分蘖期基因动态，筛选出控制分蘖数的关键调控因子，为高产育种提供理论支持。

澳大利亚昆士兰大学

核心贡献：利用长读长测序技术与空间转录组技术，研究植物复杂基因组及作物改良机制。

国际合作：与华大生命科学研究院等机构合作，推动时空组学技术在植物研究中的应用。

南方科技大学

核心贡献：通过单细胞核转录组技术（snRNA-seq）解析拟南芥叶片衰老，识别出6591个跨细胞类型的衰老相关基因（SAGs），并开发量化衰老状态的SAG指数。

国际合作：承办第二届植物时空组学国际研讨会（STOC Plant 2025），聚焦植物器官发育与代谢时空组学研究。

武汉大学

核心贡献：研究植物干细胞生物学及器官发育的时空调控机制。

国际合作：参与植物时空组学联盟，推动跨学科研究。

二、企业品牌

华大时空组学（STOmics）

核心产品：

Stereo-seq技术：实现单细胞级空间定位，已应用于多种动植物组织器官研究。

时空显微镜Go Optical：支持高清成像与图像处理，提升研究效率。

时空自动化样本处理系统Go Spatial：实现组织透化、反转录等关键步骤自动化。

国际合作：与安诺优达、欧易生物等30余家国内外生物科技公司达成合作，服务全球1000余名科研客户。

百创智造（BMKMANU）

核心产品：

BMKMANU S1000空间转录组芯片：国内首款基于微孔微珠的亚细胞级分辨率芯片，已在上百例组织样本中得到验证。

BMKMANU DG1000单细胞微液滴平台：突破国外技术垄断，降低单细胞应用成本。

技术优势：提供精准时空组学解决策略，支持植物单细胞与空间组学研究。

安诺优达

核心贡献：作为华大时空组学国内首家生态合作伙伴，共同推广Stereo-seq技术。

技术优势：在单细胞测序领域取得领先成绩，引进时空组学技术后，实现亚细胞分辨率下细胞空间表达模式的全景展现。

迈维代谢

核心贡献：与华大智造共建DCS Lab认证实验室，推动植物单细胞时空多组学研究。

技术优势：搭建“基因组-蛋白组-代谢组”多组学交互式AI云平台，支持时空组学与代谢组学的联合分析。

欧易生物

核心贡献：成为华大时空组学生态合作伙伴，获得华大智造“战略合作伙伴”认证。

技术优势：在多组学技术服务领域积累深厚，与华大合作推进时空多组学技术的多场景应用。

植物时空组学领域有哪些招聘岗位或就业机会

一、科研机构：技术研发与学术研究

植物单细胞/时空组学生物技术研究员

核心职责：

负责植物单细胞及时空组方向新技术探索及应用转化。

优化现有技术，解决生产过程的技术问题。

协助新技术新平台的转产事宜，完成工作目标并定期汇报。

任职要求：

博士研究生或优秀硕士研究生，具备分子生物学知识背景和熟练实验操作技能，有单细胞或时空组学研究经验者优先。

具有科研思维能力及良好实验习惯，能自主设计并分析实验结果。

具备良好的英文阅读及沟通能力，工作细致负责，善于团队协作。

典型机构：青岛华大研究院、中国科学院植物研究所、中国科学院昆明植物研究所等。

自然科学研究系列助理研究员

核心职责：

参与植物时空组学相关科研项目，如植物器官发育、环境互作等方向的研究。

发表高水平学术论文，推动学科发展。

任职要求：

博士学位，具有主持国家自然科学基金项目经历，或以第一作者在SCI期刊上发表高影响力论文。

具备独立科研能力及团队协作精神。

典型机构：中国科学院各植物研究所。

二、企业品牌：技术应用与产品开发

生物技术研究员（植物时空组学方向）

核心职责：

负责植物次生代谢和/或植物-微生物互作时空组学项目，包括项目设计、资源整合、生物学解读及文章发表。

熟悉高通量测序技术及多组学数据生物学解读，提炼信息并解析科学问题。

任职要求：

植物学、植物病理学、农学、生物化学等相关专业博士学位。

作为第一作者或通讯作者在相关领域发表重要论文，有顶级期刊发表经验者优先。

熟悉组学数据生物学解读，具备组学研究或生物信息分析背景者优先。

典型企业：北京倍辉科技有限公司、百创智造（BMKMANU）等。

技术支撑岗位（时空组学方向）

核心职责：

参与时空组学技术平台的搭建与优化，支持科研与生产需求。

解决技术问题，推动技术转化。

任职要求：

博士学位（特别优秀者可放宽至硕士学位），具备相关领域技术背景。

热爱科研工作，有良好的专业基础知识及团队协作精神。

典型企业：华大智造科技股份、迈维代谢等。

三、国际学术平台：合作交流与项目参与

植物时空组学国际研讨会参与者

核心机会：

参与全球顶尖学术会议，如第二届植物时空组学国际研讨会（STOC Plant 2025），与国内外学者交流最新研究成果。

加入植物时空组学联盟（STOC Plant），参与国际合作项目，如“小麦时空图谱计划”。

典型活动：

学术研讨会、专题研讨会（如“AI-Driven Spatiotemporal Omics in Plants”）、工作坊等。

支持机构：华大生命科学研究院、南方科技大学、澳大利亚昆士兰大学等。

国际期刊合作研究者

核心机会：

与《Cell》《Nature》《Science》等国际期刊合作，发表植物时空组学领域高水平论文。

参与期刊组织的学术活动，提升国际影响力。

典型期刊：《Molecular Plant》《Plant Biotechnology Journal》《One Earth》等。

四、行业趋势与就业前景

市场需求增长：随着基因工程植物基因组学市场的快速发展，植物时空组学领域对专业人才的需求持续增加。预计2031年全球基因工程植物基因组学市场销售额将显著增长，年复合增长率（CAGR）保持高位。

学科交叉融合：植物时空组学与生物技术、信息技术、环境科学等领域的交叉融合，为毕业生提供更多元化的就业机会。

国际化发展：全球化背景下，植物时空组学专业人才有机会参与国际合作项目、跨国企业工作，展现国际视野。